超高速光通信デバイスの新展開―ナノ・フォトニクス材料と光集積化技術が拓く―

進展する超高速光通信用デバイスとその応用 ー光源

超高速光通信デバイスの新展開

ナノ・フォトニクス材料と

光集積化技術が拓く

和

田

修

（神戸大学工学部電気電子工学科) 1980年代初頭から実用化が始まった光通信システムはこの 20年余りにわたって大 きな進展を遂げ，信号速度は 3桁速い 10 Gb/sがすでに実現されて久しく，早晩 40 Gb/sシステムが行き渡るものと予想される．しかも，光ブロードバンドの波及など ユビキタス社会に向けた動きは依然活発で，通信システム容量のますますの向上が要 望されている． 一方，光通信機器の構成を見渡せば，光源と受光素子を除いた大部 は LSI に基 づく電子技術に頼って作られている．ところが，LSI におけるデバイス微細化・超高 集積プロセスの問題，遅 ・輻輳などのインターコネクション・ボトルネック，消費 電力増大と実装の困難など，システムの大規模化に伴って電子的手法の限界がいろい ろなところで露わに見えはじめてきている．そこで期待されるのが，これまでにない 100 Gb/s超の光通信システムの実現や，光信号の制御・処理機能をもつ超高速でコ ンパクトな光情報処理システムの実現などである．これに向けて，電子的な速度限界 に制限されない全光スイッチや，超短パルス光のもつ広帯域性を利用した時空間変換 など新機能の実現にも期待が膨らんでいる． 超高速光デバイスの開発研究は日本がフェムト秒テクノロジープロジェクトで先鞭 を付け，モードロックレーザ 互作用 や全光スイッチなど 500 Gb/sから 1 Tb/sの超 高速での基本動作がみられるまでになった．これらは，半導体量子井戸・ドットなど ナノ材料や光集積デバイス構造のアイデアを通じて，新デバイス原理をうち立てた成 果である．これが契機となって欧米でも超高速光技術の研究が活発化している．しか し，システム実用化に向けてのハードルはまだ多く，遅 制御や情報記憶など電気に は易しい機能が光では難問となっている．また，将来の発展は低消費電力化の成否に かかっており，これを満たすためには要素デバイスをコンパクトな回路として集積 化・実装していく技術が不可欠である．これも，ナノ材料やフォトニック結晶中の光 と電子の相 光産業 ，超高速非線形現象などを駆 していけば，電子だけの世界では想 像できなかった光のメリットがまだまだ生み出せると思われる． IT バブル期を挟んで光技術研究の環境が変化し，次世代デバイスを拓くための先 端研究を担うグループは限られ，これらと実用デバイス開発との間の距離が遠くなっ ていることが危惧される． 期にと の継続的発展を願う観点から，この技術ギャップを 埋める新しい光デバイス領域の研究開発の活性化は，次世代を睨む光デバイス技術の 胎動期に当たるこの時 領域と りわけ重要であろう．この新しいフォトニクス技術領域 を，ぜひ日本の得意 して育てていきたいものである．

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